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随着化工行业的发展，生产趋向复杂化、大型化、高速化和自动化，为了保证生产稳定、可靠、安全地进行，生产过程的参数检测和自动控制要满足更高要求。PLC（可编程序控制器）系统正可满足此种要求，其对生产过程控制系统的设计、机械安全的保护发挥着至关重要的作用。

PLC系统能编制各种控制算法程序，完成闭环控制，使化工生产过程实现自动化，把生产过程控制在工况下，从而减少了原料和动力的消耗，降低生产成本，实现优质高产。它能减少人为差错，保证生产安全，防止事故发生和扩大，达到延长设备使用寿命、提高设备利用率的目的。

如今，世界上有200多个厂家生产300多个品种的PLC系统产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。在化工行业，就具体的应用类型而言，主要是开关逻辑控制，通过实现顺序控制广泛应用于单机控制、多机制乃至自动化生产线控制，以及对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。比如，在生产的过程中，温度控制起着决定性作用，炉前工段的焙烧强度和温度以及气浓决定着转化工段各部分温度与气浓的正常与否，以及转化率的高低。而PLC系统的应用可以调节不同温度和气浓之间的相互作用和影响，进而实现生产过程的安全控制。在化工过程控制中PLC系统主要由中央处理器、存储器、输入输出模块、编程器、工作方式（在线联机编程、离线脱机编程方式）等五部分组成。

另外，在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，如催化裂化装置的主风机、气压机组、烟气轮机及汽轮机组等。这些机组功率大，运行条件苛刻，对这些设备在突发事故中的紧急停车或闭锁保护是至关重要的。

沈阳石蜡化工有限公司重油催化裂化气压机组的联锁—自保系统采用了PLC系统进行系统构建，其后的生产过程中表现稳定，多次在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，使事故危害性大大降低。

目前，PLC系统在我国石化行业中的应用有了很大的进展，上海、杭州、大连、苏州的几家企业已可以生产中小型PLC系统系统，并应用于工业生产中。

随着计算机信息网络技术的飞速发展，以PLC为核心的工业控制系统也向着大规模、网络化方向发展。各PLC生产企业都开发有自己的网络产品，并不断增强其网络的联接能力。三菱公司的工业控制网络产品很丰富，可以构成各种档次的网络系统，以适用于各种层次的工业自动化网络的不同需求。其具代表性的三种网络为：信息与管理层的以太网(Ethernet)、管理与控制层的局域令牌网(ELSECNET／H)、CC-bbbb开放式现场总线设备网。本文仅对CC-bbbb开放式现场总线设备网进行研究。  

1 CC-bbbb网络的特点及功能  

1．1 CC-bbbb网络的特点  

CC-bbbb(Control&Commbbbication bbbb，控制与通信链路系统)，是三菱电机新近推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速度多级可选择，而且它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。CC-bbbb是一个以设备层为主的网络，一般情况下，CC-bbbb整个一层网络可由1个主站和64个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I／O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。且可实现从CC-bbbb到AS—I总线的联接。CC-bbbb具有高速的数据传输速度，高可达10 Mb／s。CC-bbbb的底层通信协议遵循RS 485，一般情况下，CC-bbbb主要采用广播一轮询的方式进行通信，CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。  

1．2 CC-bbbb网络的功能  

CC-bbbb网络具有完善的RAS(Reliability，A—vailability，Serviceability)功能。即自动返回、切断从站、通过链接继电器／寄存器的错误检测功能。  

2 CC-bbbb总线通信  

2．1 CC-bbbb的通信原理  

CC-bbbb的通信形式可分为2种方式：循环通讯和瞬时传送。循环通讯意味着不停地进行数据交换。各种类型的数据交换即远程输入RX，远程输出RY和远程寄存器RWr，RWw。一个从站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个从站意味着适合32位RX和／或RY，并以每4个字进行重定向。如果一个装置占据两个虚拟站，那么它的数据容量就扩大了一倍。除了循环通信，CC-bbbb还提供主站、本地站及智能装置站之间传递信息的瞬时传送功能。信息从主站传递到从站，信息数据将以150 B为单位分割，并以每批150 B传递。若从从站传递到主站或其他从站，每批信息数据大为34 B。瞬时传送需要由专用指令FROM／TO来完成，瞬时传送不会影响循环通信的时间。限于篇幅，本文只介绍了主站与远程设备站之间的通信关系，其通信关系如图1所示。主站与远程设备站之间的通信原理如下：  

(1)PLC系统电源接通时，PLC CPU中的网络参数传送到主站，CC-bbbb系统自动启动；  

(2)远程设备站的远程输入RX自动储存在主站的“远程输入RX”缓冲存储器中；  

(3)储存在“远程输入RX”缓冲存储器中的输入状态储存到用自动刷新参数设置的CPU软元件中；  

(4)用自动刷新参数设置的CPU软元件开／关数据存储在“远程输出RY”缓冲存储器中；  

(5)根据“远程输出RY”缓冲存储器中存储的输出状态，远程输出RY自动设定为开／关(每次链接扫描的时候)；  

(6)用自动刷新参数设置的CPU软元件的传送数据存储在“远程寄存器RWw”缓冲存储器中；  

(7)存储在“远程寄存器RWw”缓冲存储器中的数据自动送到每个远程设备站的远程寄存器RWw中；  

(8)远程设备站的远程寄存器RWr的数据自动存储在主站的“远程寄存器RWr”缓冲存储器中；  

(9)存储在“远程寄存器RWr”缓冲存储器中的远程设备站的远程寄存器RWr数据存储在用自动刷新参数设置的CPU软元件中。  

2．2 CC-bbbb通信的初始化  

CC-bbbb通信的初始化实际上就是指CC-bbbb的网络参数设置。网络参数指：站的信息和站号。通信的初始化对于启动数据链接非常重要，CC-bbbb通信初始化设置方法只要在三菱GPPW编程软件的网络配置菜单中设置相应的网络参数，远程I／O信号就可自动刷新到CPU内存，还能自动设置CC-bbbb远程元件的初始参数。  

3 CC-bbbb网络控制系统的设计  

3．1 网络控制系统的构成  

图2为炉窖网络控制系统原理图。控制系统设计4条生产线，图2只给出炉窖网络控制’系统中的1条生产线，其余3条从站的配置是相同的。为了提高整个控制系统的安全性以及可靠性，系统采用了双机冗余措施。在双主机系统中，二者处于对等地位，并且同时可以监测对方的运行情况以及网络的冲突侦听，并相互间传递心跳信息，一旦发现对方系统出现故障或者连接的网络故障，监测方立即接管测控任务，从而保证了系统在任何时候系统主机的完整性和完好性，只要主机和网络安全，控制系统便会安全，实时性便可得到保证。两台冗余主机的配置均采用Q系列CPU，CC-bbbb总线模块，—100以太网模块，主机配置相同以保证二者的相近似，满足系统相似性原理，对控制系统的安全性设计提供了保证。  

从站采用Q02H CPU智能控制单元，主要作用是管理模拟量采集(A／D)模块、模拟量输出(D／A)模块、数字量输入(DI)／数字量输出(DO)的端口I／0操作以及计数定时模块的设定，并且将所采集的数据负责上传到主站，并从主站获得的控制参数下传到模拟量输出、数字量输出模块，控制相应的执行结构。A／D，D／A，DI／DO以及计数定时模块分别用于采集煅烧炉中的温度、给控制三相异步电机旋转的变频器提供O～10V控制信号源、控制电机的起停以及监测控制开关的状态、控制三相异步电机旋转的时间等。模块的选用为：模拟量采集：AJ65BT一64AD；模拟量输出：AJ65BT一64DAV；数字量输入／输出：AJ65BTB2—16DR；热电偶输入：AJ65TB一68TD；高速计数器：AJ65BT—D62。  

为了将系统集成为具有测量、控制、管理功能于一体的测控系统，在车间级的Intranet中集成了生产在线数据库以及控制参数与工艺数据库服务器，生产在线数据库服务器主要用于管理当日当班的人员、计划调度以及生产完成情况，工艺数据库服务器主要用于记录生产工艺参数、重要工段以及重要设备的定时抽检数据、故障几率等，便于了生产管理。整个程序的设计功能见图3。  

3．2 网络控制系统的功能  

(1)整个网络监控系统采用CC-bbbb现场总线，可高速地将现场数据传至主站进行管理。  

(2)上位机(PC)将操作指令通过从站1CPU传送给受令执行单元执行操作，远程执行单元将工作状态通过从站CPU传送给上位机(PC)。上位机(PC)将车间中所有控制的工作状态(开、关、报警)信息显示出来供操作人员监控。上位机(PC)接到报警和停线信息立即打印故障信息并计时、统计停线时间，并通过声卡驱动音箱进行语音提示。  

(3)主站和从站采用三菱Q系列CPU负责CC-bbbb网络的管理，以及将数据送到上位机(PC)进行分析和将中控室发出的指令送至现场从站。  

(4)为保证系统内大量的数据传输，每一条生产线的参数采集和控制由一台CC-bbbb从站完成。所有测控参数测量值通过CC-bbbb与从站通信。  

4 结 语  

实践证明，利用CC-bbbb开发的网络控制系统具有实时性、开放性、保护功能齐全、通信速率快、网络先进、布线方便等优点，有利于分散系统实现集中监控，提高系统自动化水平，减轻工人劳动强度，减少事故率，提高设备的使用寿命，节能降耗，提高效率，降低了成本。